近年来,随着机器人融入人类生活,人与机器之间的结合越来越紧密。为神经损伤患者提供康复辅助的康复机器人越来越倾向于“自然、精准”的交互模式,将人和机器的智能相互结合,以促进人机共融。为此,不仅需要赋予康复机器人通过多源信息捕捉来识别指导者意图的能力,更重要的是需要促使患者在运动康复过程中肌肉之间的协同状态符合人体本身的生物力学特性。本论文围绕人机融合交互中需要解决的“肌肉协同”,从肌肉协同理论推测中枢神经系统在人机交互过程中对上肢的控制策略。主要内容如下:(1)通过人体上肢生理结构及主要动作参与肌肉确定上肢结构参数;建立康复系统和人体上肢的数学模型,为开发符合精准康复需求的训练轨迹提供了理论支撑。(2)开展人机交互过程中上肢肌电特性研究。发现在机器人辅助上肢做主动逆时针、顺时针两个不同方向的圆周运动过程中,不同肌肉间呈现出的一定的规律性特征。(3)开展人机交互过程中上肢肌肉协同研究。提出一种末端牵引人机交互康复中肌肉协同研究方案:选取6块与上肢圆周运动最为相关的目标肌肉,依据表面肌电技术和上肢康复机器人系统完成圆周运动过程中肌电信号及运动轨迹的采集,经预处理、归一化和周期分割后,用非负矩阵算法提取肌肉协同并分析。7名健康成人被试的肌肉协同统计结果表明主动顺、逆时针圆周运动过程中都可提取到3个肌肉协同,它们有着类似的协同结构,但募集模式不同。本文在充分了解人体上肢骨骼肌结构的基础上,对人机交互康复中圆运动时的肌电特性及肌肉协同进行研究。发现圆周运动任务特有的协同可以表征健康成人上肢肩、肘关节运动的功能,这对理解中枢神经系统对上肢潜在的控制策略及量化康复评估具有重要意义。